Design of mated parts using polymeric materials with enhanced tribotechnical characteristics
Loading...
Date
2020
Authors
Kobets, A.
Aulin, V.
Derkach, O.
Makarenko, D.
Hrynkiv, A.
Krutous, D.
Muranov, E.
Кобець, А. С.
Аулін, В. В.
Деркач, О. Д.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
PC Technology Center
Abstract
This paper reports a comparative study of the poly¬meric materials operating in conjugation with steel. In agricultural engineering, a significant role in structur¬al materials belongs to polymer composites. This type of material is characterized by the low price, small technological cost, as well as acceptable processing characteristics. It has been found that it is necessary to form, for each type of mated parts, a set of materials that could maximally meet the operational conditions. To describe the operating conditions in more detail, they need to be generalized for the specific tribolog¬ical and loading characteristics. Based on this, such load regimes were selected that correspond to the mov¬able mated parts in sowing complexes. For these mated parts, it was necessary, in the course of the tribological study, to choose a material with minimal technologi¬cal deviations but with enhanced tribotechnical char¬acteristics. The result of this study has established that under the predefined conditions a polymer-composite materi¬al with the high-modulus filler PA-6.6+30 % F demon¬strates the best tribophysical characteristics compared to the material PA-6.6. The proposed material, in con¬jugation with steel 1.1191, has a friction coefficient that is 38...41 % lower, while the temperature in the contact area is 8...12 % less, than that in conjugation with the material PA-6.6. Based on the metallographic analysis of friction surfaces, one can argue that a polymer composite with a high-modulus filler creates favor¬able conditions for their implementation in the moving units of machines. The results reported here make it possible to ana¬lyze and synthesize composite materials primarily for agricultural engineering, taking into consideration their tribological properties. The findings may be par-ticularly interesting for service departments and enter¬prises producing parts for sowing complexes. Ця стаття про порівняльне дослідження полімерних матеріалів, що діють у сполученні зі сталлю. У сільськогосподарському машинобудуванні значна роль у конструкційних матеріалах належить полімерним композитам. Цей тип матеріалу характеризується низькою ціною, невеликою технологічною вартістю, а також прийнятними технологічними характеристиками. Було встановлено, що для кожного типу сполучених деталей необхідно сформувати набір матеріалів, які могли б максимально відповідати експлуатаційним умовам. Щоб більш детально описати умови експлуатації, їх потрібно узагальнити для конкретних трибологічних і навантажувальних характеристик. На основі цього були обрані такі режими навантаження, які відповідають рухомим сполученим деталям у посівних комплексах. Для цих сполучених деталей під час трибологічного дослідження необхідно було вибрати матеріал з мінімальними технологічними відхиленнями, але з посиленими триботехнічними характеристиками. Результатом цього дослідження було встановлено, що за попередньо визначених умов полімер-композиційний матеріал з високомодульним наповнювачем PA-6,6 + 30% F демонструє найкращі трибофізичні характеристики порівняно з матеріалом PA-6,6. Запропонований матеріал у кон'югації зі сталлю 1.1191 має коефіцієнт тертя на 38 ... 41% нижче, тоді як температура в зоні контакту на 8 ... 12% менше, ніж у кон'югації з матеріалом PA -6,6. На основі металографічного аналізу поверхонь тертя можна стверджувати, що полімерний композит з високомодульним наповнювачем створює сприятливі умови для їх реалізації в рухомих вузлах машин. Наведені тут результати дозволяють аналізувати та синтезувати композиційні матеріали насамперед для сільськогосподарського машинобудування, беручи до уваги їх трибологічні властивості. Висновки можуть бути особливо цікавими для сервісних відділів та підприємств, що виробляють деталі для посівних комплексів. В этой статье приводится сравнительное исследование полимерных материалов, работающих в сочетании со сталью. В сельскохозяйственном машиностроении значительная роль в конструкционных материалах принадлежит полимерным композитам. Этот вид материала отличается невысокой ценой, небольшой технологической стоимостью, а также приемлемыми технологическими характеристиками. Установлено, что для каждого типа сопрягаемых деталей необходимо формировать набор материалов, максимально соответствующих условиям эксплуатации. Чтобы описать условия эксплуатации более подробно, их необходимо обобщить для конкретных трибологических и нагрузочных характеристик. Исходя из этого, были выбраны такие режимы нагрузки, которые соответствуют подвижным сопряженным частям в посевных комплексах. Для этих сопряженных деталей в ходе трибологического исследования необходимо было выбрать материал с минимальными технологическими отклонениями, но с улучшенными триботехническими характеристиками. В результате исследования установлено, что в заданных условиях полимерно-композиционный материал с высокомодульным наполнителем ПА-6,6 + 30% F демонстрирует лучшие трибофизические характеристики по сравнению с материалом ПА-6,6. Предлагаемый материал в сопряжении со сталью 1.1191 имеет коэффициент трения на 38 ... 41% ниже, а температура в зоне контакта на 8 ... 12% меньше, чем в сопряжении с материалом PA-6,6. На основании металлографического анализа поверхностей трения можно утверждать, что полимерный композит с высокомодульным наполнителем создает благоприятные условия для их применения в движущихся узлах машин. Представленные здесь результаты позволяют анализировать и синтезировать композиционные материалы, прежде всего, для сельскохозяйственной техники, принимая во внимание их трибологические свойства. Полученные данные могут быть особенно интересны сервисным службам и предприятиям, производящим детали для посевных комплексов.
Description
Keywords
polyamide, high-modulus fillers, abrasive resistance, metallography, tribological property, polymer composite, fiberglass, поліамід, високомодульні наповнювачі, стійкість до абразиву, металографія, трибологічні властивості, полімерний композит, склопластик, полиамид, высокомодульные наполнители, абразивная стойкость, металлография, трибологические свойства, полимерный композит, стекловолокно
Citation
Design of mated parts using polymeric materials with enhanced tribotechnical characteristics / A. Kobets , V. Aulin, A. Hrinkiv [et al] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2020. - Vol. 5 (12-107). - P. 49-57.